DE2255068B2 - Verfahren und Einrichtung zur Verringerung des Gehalts von unerwünschten Bestandteilen, insbesondere Alkalien, in Drehrohrofen-Abgasen - Google Patents

Description

Die [Erfindung betrifft ein Verfahren /ur Verringerung des Gehalts von unerwünschten Bestandteilen, insbesondere Alkalien, in den /ur Vorwärmung von f'eingul durch Zyklonwärmetauscher geleiteten Abgasen eines Drchrohrofcns. wobei ein Teil der Ofenabgase im Nebenschluß /u wenigstens einer Vorwärmsiufe geführt, gekühlt und entstaubt wird, !'einer bezieht sich die l.rliiuliing aul eine I innchlung /ur Durchliihrung dieses Vei !ahrens.

Mineralisches I eingut, wie /. II. Zemenirohmehl od. dgl., enthält Bestandteile (insbesondere Alkalien, aber auch /. B. Chlor- und Schwefelverbindungen), die sich hei einer Wärmebehandlung des I einguis in einem Brennofen verflüchtigen und mit den Abgasen dieses Ofens abgeführt werden. Wenn nun diese Ofenahgase für die Vorwärmung des /ti behandelnden i-einguts aiisgenui/i werden, so kondensieren die unerwünschten Hesiandtcile. wie /. Ii. Alkalien, aiii den Teilchen des Irisch eingebrachten, verhältnismäßig kühlen I einguis und gelangen auf diese Weise erneut in den Uiemioien. ■-'.■'durch ein Kreislauf uieser Bestandteile entsteht, was •u einer allmählichen l-rriohung dieser Bestandteile so wie /U unerwünschten Beeiuii .κ htigiingen der Wärmebehandlung und zu Ansai/hildungen in Rohrleitungen und Wärmetauschern liihn.

Man hai daher scholl aul ν ers Ji'clk in. V, eise ve: Mithl. den (ich.ik von unerv. unechten Ue-itandicilc:: ,.; den .'in" \ oiw arinimg von I eiugul dienenden Dreh 11 iliro I cn- Abgasen her ab/ι ι s et/ei ι.

Bei einem bekannten Vcrlahren (ClI !'>■> 4ν."Γι;) und das in den Drehrohrofen einzubringende (in; /u u.u'hsi in diobgii! und l'eingut klassiert, wobei ι!,ιι>'. das IeHIgUi direkt in den Ofen geleitet wird, während das firol.-igu! /iiiiäch ( über mehrere übereinander an geordnete Zvklonwärnietaiischer geführt und dabei nut den Drehrohrofenabgasen vorgewärmt wird. Von deiii ■vom Drehrohrofen kommenden Abgasstrom wird über ein erstes Ventil ein Nebensehlußsirom der CJIenabgase (höchstens 25 '''n) abgezweigt, in einen Zvklonentstauber geleitet und dann wieder /um I lauptabgasstrom zurückgeführt, bevor dieser in den Zyklonwärmcausciicr der untersten Vorw ariiistuie gelangt. Zum Abkühlen des Nebenschlußstromes können über ei'ie gesonderte I.ellung noch kältere Abgase über ein /weites Ventil (Mischventil) herangeführt Herden. Bei dieser bekannten Ausführungsform kann in üur tntstaubtingsstufe nur eine äußerst unzureichende Abscheidung von unerwünsehieii Bestandteilen er/ieh werden.

Bei einem anderen bekannten Verfahren (vgl. Zeitschrift »Zemeiil-Kalk-Gips«. Nr. 6. 1972. S. 281 und 2H2) wird ebenfalls von dem aus dem Drehrohrofen kommenden Abgasstrom ein Nebenschlußstrom abgezweigt, um aus diesem die enthaltenen unerwünschten Bestandteile, wie /. B. Alkalien, /u entfernen. Hierbei wird jedoch im Beieich der Abzweigstelle vein der Hauptabgasleitung eine Mischkammer in der Nebenschlußleitung, vorgesehen, und außerdem wird der Neber.schlußstrom durch einen Kühlturm mit Wasseieindüsung sowie durch einen separaten Elektrofilter geleitet.

Durch diese baulichen Maßnahmen ergibt sich jedoch ein unerwünscht großer konstruktiver Aufwand.

Schließlich werden bei einem weiteren bekannten Verfahren (vgl. DT-AS 12 92 319) der eingangs erwähnten Art in den vom Haupt-Abgasstrom abgeleiteten Nt-'bi'Msehlulistrom kalte, feinkörnige Feststoffe eingeführt, an denen die flüchtigen Alkalien kondensieren. In einem Zykloncntstauber, der in der Nebenschlußleitung angeordnet ist, werden die feinkörnigen l'eststoffc — mitsamt den kondensierten Alkalien — aus dem Nebenschlußstrom abgeschieden; dieser gereinigte Nebenschlußstrom wird dann wieder in den Hauptubgas strom eingeleitet, (is hat sieh jedoch in der Praxis gezeigt, daß für die Durchführung eines derartigen Verfahrens ein relativ grcßer apparativer Aufwand erfor-

(jerlich isi. wobei dieser AuIu.ind not Ii dadurch eihohi »lid, dall entweder ständig Irische I csistolle hciioiigi »erden nder die mn Alkalien verunreinigten, al'ge ichiedeneil I esislolfe wieder regeneriert weiden miisfen, damn sie erneuen liir die Kondensation der Mk.ι lien verwende! werden können. Bei diesem bekannten Verfahren erweisi es sieh lerner ,ils nachteilig, d.iH die jfjigabc Min derartigen I eslsiollcn Sein¹, lerii.'keuen bei der IiL¹I-¹L¹IiIiIg (beispiL-lsH eise in Abhängigkeit vnii der Tenip.erauir und Menge des Nebcnschlul.lstn.mL-s) au! ireien.

Der l.rtindiing liegl daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Hinrichtung der eingangs genannten Art /u schaffen, durch das bzw. ilureh the aiii ν er |taltnism;ißig einfache Weise ι ine sehr wirksame Verringerung der unerwiinsehieii Bestandteile bei L'leichjeiiiger Vereinfachung der Regelung tier kiihlnnitci/ii gäbe erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erlindunysyeinali da-.lurch l-c |,iM. dal* 'iir kühlung unter I jnh.duiiig einer e:··. ι kön Si.inten I'cmper.aur des Nebenschluh-.'r. mh.> Ua-.^ei Hill Hilfe einer aiii die gemessene Icmpci.iiur .lüsnre eilenden Kegel·, nrnchtung dd'.i.'it ;·<.-.:, -^₁-,,, -n und dall durch Messung der Difierenz des vor und hmier de; ('.nislaubiingssiiife herrschenden Druckes die Mv₁S liienge in der Nehcnschliii.ileiumg eic. a konstant L'chai ten η irti.

Die [-.rfindung gehl ai:s von ei.τ i.rkcniKms. ,: :>A ·■■:,; ■ fest eingestellte ( ^:.;sriengi· staudig S-^hv..ι■ ιk^!:::·._'^-!. ,ι·ι lcrworlcn ist. the beispielsweise — wie in dic-cin ! al'·· — \on (iassehw anklingen im Ofen oder \oii V.\:■■■ Handsanderungen in den V<irui!nnst!i!en hi.;-·"■ ιi~s:-en können, und dall die (lasmenL-e von der I en-ner.it'.ir jowie \on dom herrschenden Druck ahhaneiL' i··:

Bei dem eriindungsgeniallen Verl.ihren kann /un.ielisi eine Kühlung, ties Nebensclilulisironn.'s aiii ai; Herst einfache Weise durch die sinriM'll dosierte /ulm be von Wasser erreiclll Wei'den. Hierdurch v-tJ die /n reinigende Nebenschluü < iasnienge so ·.·. e 'nei.iive ktihll. diili die iinerwiin-.ctiion liestandlcile. v. ie / Ii. Alkalien, kondensieren und anst'hliel.lcntl in nekannier Weise abgeschieden v\ erden können, lanv /ugabe von Kühlwasser in den Nvhenschhil.lslroin bietet leilocli ,··,; flcich auch eine beträchtliche regellechmsche (-!rieichlerung für die la;ihaltung einer konstanten 'I'emper.itur des Nebcnschhil.istromes. die durch mehr oder weniger große kühlwasser/iigabe konstant gehallen wird. Dies ist eine Voraussetzung für eine Konstanthaltung der Hatiptabgasstrom abgezweigten Nebenschlul.ic, tue durch den Differenzdruck (Differenz des vor und hinter der l'ntstaubungsstufe herrschenden Druckes) eingestellt und somit gleich groß gehalten herden kann.

Im folgenden sei die fjfmdung an Hand einer zur Durchführung des Verfahrens geeigneten, mil ihren ».esentlichen Merkmalen in einem Vorrit hiuiigsan-Ipruch gekennzeichneten l'inrichuing naher erlauten, die in der Zeichnung rein schematisch veranschaulicht fei.

Bei dem in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgcmäßcn lünricblung ist ein als Drehrohrofen I ausgebildeter Ofen für die Wärmebehandlung von beispielsweise Zcmentrohmchl vorgesehen. Dem Drehrohrofen I ist ein Schwcbegasvo·- wärmer 2 vorgeschal'ct, der eine Anzahl von etagenweise übereinander a lgcordneten Zyklonwärmetauschcrn enthält, wobei die unterste Wiirmetauscheretage durch zwei paralleV'-Schallete, durch eine Verbindiingsleiinng 1 mn dem ι iieneinliiiil \ erbiuulene /\- kliinw al "niL'l.liisc hei 4, A gebildet wird. Die Keingaslei iunge>i der beiden /\kloin¹ainieiaiisclier 4, 4 · ind mn den I ingangen eines zentralen Z>klonwarmeiauschers ϊ WTbiindeu. der nach An einer zentralen Wirbelkammer ausgebildet und gegenüber den beulen Z>kliinwai melaiisehern 4.4 eine Im.ige hoher angeordnet ist. Die Ueiiigasleiiung b dieses lioher hegenden /_\klonw;n !"'■!,iiischers ϊ kann dann in üblicher Weise mil weite ren Z>klonwarmelauschern in Verbindung stehen.

Von der \'erhintlungslciiung i zwischen dein l'inlaul des Olens I und der untersten Wärmet.iiischereiage (/> klone 4. 4) isi emc NebensehliiUlcilung 7 abge /ucigl. in tier ein Z\kloiieinstauber 8 angeordnet isi und die mil ihrem anderen l.nde an tlie Remgasleilung h ties hoher liegenden Z\k!onuarmetauschers 5 angeschlossen im. In dem Leilungsabsehmit 9 der Neben schlußleiiung 7. our vor dein Z.skl.inentsiauber 8 heg!. ι .; erne Kiihl'Aassei Spr'':lieiiirii. l'iluüg 10 '. ι irgeSL hei; wahre¹:.! in dem l.citungs.irsch.iiil I 1 der \L-hensch!'i^!' leiluiig 7. der hinler dein /', k -/ietiisLiiihcr liegt, ein 1 en'ijier.itiirmeileleiiieiil 12 angeor .!nc : ist. Die \^l> ,■■ sefspruheiiini. liujn^.' ID sii>.·. ic das I en.: icraliirmcilc.c :ueni 12 stehen mit ei η ei Melier- bzw. Uegeleinric hi.::'.L" ! S in \ erbinduiig. die die W.isserzugabe in den 1 ei iuiii'.-.jr^chnin 9 in Abhängigkeit μ in der durch .!.·.· Mi.'lii'ienic'ii 12 l'estgesteüten I'emperainr regelt

W-e lc-rnei" aus de: /eichnung ersiL htl:■_ h ist. hch:,de: sich in dem ! .eüiuigsabschmtl !I der NebeiiSLhlniiie. t;.iig 7 cm .ds einstellbare klappe 14 ausgehilje'cs Di'osselorg.in. das in diesem I all kurz vor eier I ιηηιηΝ dung der Neb-ensi. liliißleiiiing 7 in die Kemgasleitur..' ¹^ ange(>rdr.el i^k: Im tlereich zwischen der Drosselklajii'-: 14 im i dem ZvkioiiLMlistauber H sowie im Hereich .:>■■ ΛI-/ν-. iL'stelle der Nebeiischi^!:ilieitung 7 von tier \ : bindiiiigslcitung 3 ist ic e:n Dru. kmeiJorgan 15. lh ⁱ. οι gesehen, die in :iner l.inrichtung 17 zur l-'rmitllung .:--s DiMerenzcii ui'kes zwischen diesen beulen llereieiien (\or tint! ii.nter dem /\ kloncntstaubcr 8) zusammenge se hallet si in I. I 'her ilen ion d>:r Hinrichtung 17 erniittel ten Diller-jnzdnick wird die ebenfalls mit tier l-linnchtiing 17 verbundene Drosselklappe 14 im Sinne einer Konstanthaltung tier Ncbensc liliißmenge gesteuert.

Die lunktion i\vr oben geschilderten und in tier /eichnung veranschaulichten Hinrichtung ist lolgentlcr mallen:

Der Sehwehegasvoruärmer 2 wird in üblicher Weise von oben nach unten von Henigut durchsetzt, tlas dann nach seiner Vorwärmung in den Drehrohrofen I ge langt. Hur die 'orwärmung ties Heinguts werden die Abgase ties Drehrohrofens 1 ausgenutzt und in Oe g nslrom zum I eingiil von unten na-^:i oben durch die einzelnen Stulen des Schw ebegasvorwärniers 2 geleitet.

Ihn den (iehalt an unerwünschten Bestandteilen, wie z. II. Alkalien, in den Abgasen /u verringern, wird mv, dein aus dem Drehrohrofen 1 kommenden Ilaupt-Ah gasstrom (['feile 18) ein Teilstrom (Pfeil 19) abgezv. eigi und int Nebenschluß zu zwei Vorwarmstulen (Zyklonwarmetauscher 4, 4' sowie zentraler Zyklonwärmetauschcr 5) geführt. Vor dem Zyklonemstauber 8 wird in den Nebenschlußstrom 19 Kühlwasser fein verteilt ein gesprüht, so d..ß dieser Nebenschlußsirom auf eine Temperatur (/.. I». weniger als 700"C) abgekühlt wird, bei tier die störenden Bestandteile kondensieren. Diese kondensierten Bestandteile werden dann im Zvkloneutstauber 8 aus dem Nebenschluüstrom 19 abgeschieden, worauf dann tier irereiniurte Nebenschlußstrom dem

I lauptabgasstrom wieder zugeführt wird. Aul cIίcsl· Weise wird der (iesamtgchalt der störenden Bestand leile in erwünschter Weise sei weil herabgesetzt, daß eine Beeinträchtigung der Wärmebehandlung des I ein guls dureli diese Bestandteile wirksam verhindert wird.

Um trot/ gelegentlich auftretender C iasschu ;iiikim gen im Ofen sowie sieh iinclenuler Widerslände im Vorwärmer mit einer gleichbleibenden Menge des Ne benschlußstromes arbeiten /n können, wird die (i;is temperatur ilureli eine einsprechend geregelte KnIiI wasserzugabe konstant gehalten, wodurch eine Stein· rung der Drosselklappe 14 über die einrichtung 17 Ivw. die festgestellten Drücke vor und hinter dem /vklonenlstauber 8 ermöglicht wird. Die Beaufschlagung de»· /yklonentstaubers 8 mil einer gleichbleibenden (lasmcnge trägl dabei /ti einer verhältnismäßig genauen Auslegung des /yklonentstaubers und somit /ti dessen äußerst hohem Abseheidungsgrad für die unerwünschten Bestandteile bei.

Die erfindungsgemiiße Kühlung mit Wasser /eichnel sich durch ihre geringen Kosten (in Konstruktion und Unterhaltung) sowie durch ihre regeltechnisch einfache I landhabuug ans.

In der Zeichnung weist ferner der l.eitiingsabschnilt 9 der NebenseliluBleilung (also der l.eitungsabschnill vor dem Aklonentslauber 8) einen — lediglich gestrichelt angedeuteten -- l.eitungsanschluß 20 aiii, in dem ein weiteres Drosselorgan 21 einstellbar angeordnet ist. Dieser l.eitungsanschluß 20 ist für eine Zuführung von Kühlluft gedacht, die in Notfällen wenigstens einen Teil des Kühlwassers ersetzen kann, wenn durch irgendwelche l'.inflüsse tue Kühlwassermcnge nicht ausreicht b/w. wenn vorübergehend Wassermangel herrscht. Die erfindungsgemäßc [linrichiung kann also auch in solchen Notfällen ohne Behinderung ihrer I unklion weiterbetrieben werden. l!s versteht sich von selbst, daß bei Verwendung theses Kühlluftansehliisses des Drosselorgan 21 ebenfalls mil der Fünrichtung 13 gekoppelt ist.

Hier/u 1 Blatt Zcichnunecn

Claims (5)

l'aienianspruche:

1. Verfahren zur Verringerung des (ieh.ilies uui unerwünschten Bestandteilen, insbesondere Alk,ι lien, in den /ur Vorw ,irniung von l"eingiii durch Z\- klonwarmetauscher geleiieien Abgasen eines Dreh rohrofens, wobei cm Teil der Ofenahgasc im Ne henschluß /u wenigstens einer Vorwarinsliile geführt, gekühlt und entstaubt wird, lI a du rc Ii ge k e η η / e ic h net, dali /ur Kühlung unter Kinhaltung einer etwa konstanten Temperatur lies Neben schluß-Siromes Wasser nut IhIIe einer auf die gemessene "Temperatur ansprechenden Regelvorrichtung dosiert zugegeben und i\.\li durch Messung tier Differenz des vor und hinter der (-.nistauhungsstiife herrschenden Druckes die Abgasmenge in tier Ne benschlußleitung etwa konstant gehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch I. dadurch bekenn /cichnel. d.iH J.is Kühlwasser leinvericili cmgc sprüht u ird.

3. \ erlahi -¹I) n.ah Anspruch I. d.idi.Teh gekenu /cichnel. daß wenigstens em I eil des Kuhlw .is^crs durch Kiifilliili ersel/i wird.

4. Vcrlahren nach Anspruch I. dadurch gci-.c.nn /dehnet, daß die Temperatur des Nebenschluß Stromes η.ich Jer I ntsiauhuiig^siiilc uemessen w ird.

5. [j'nnchumg /ur Durchfuhrung des \ erfahren·, nach Anspruch 1. mit einem einem Drehroliri.len vorgeschalteten Schwebcgasu irw armer, der eine An/an! '.on elagenueise und.oder parallel /ueinan der angeordne'en Zyklo:iw .;r m._iauschern einhält. sowie mit einer Nebenschlulileit ng. die um der Verbindungsleitung /wischen dem [inlaui des Ofens und der untersten Wärmetauscher-Klage abgezweigt sowie an uur Reingasleitiing eines hoher liegenden Zyklonwärmetauschers angeschlossen ist und ::, der ein Zyklonentstauber angeordnet ist. dadurch gekennzeichnet, daß in dem \or deni Z\klon entstauber (8) liegenden l.eiturigsabschnin (9) der NclnMi'.clilußk iiung (7) emc Kühlwassersprüheinnciitiiih/ (10) und in dem Nebenschlnßlcitimgsabscht'iM (II) hiniei" dem Zyklonentstauber ein 'lern-P'-rahinneßclenient (12) vorgesehen is ι. wobei Wa sscrsprühemriehning (10) und Temperaturmel.lele-1".¹Ht (12) nut einer lünrichtung (13) /ur Regelung der VV.i'-scr/iigiibe in Abhängigkeit von der diiich das Tempcratiirmeßeleiucnt festgestellten Tempef .1 ti ir verbunden sind, und daß in der Nebenschlußleitung (7) /wischen dem Zykloncntstaubcr (8) und ihrer Anschlußstelle an die Reingasleitung (f>) des höher liegenden Zyklonwärmetauschers (5) ein Drosselorgan (14) eingebaut ist. das über eine Hinrichtung (!7) steuerbar ist. in der Druckmeßorgane (15. 16) /iisammengeschaltet sind, die vor und hinter dem Zy klonentstauber vorgesehen sind.